鋰電池保護(hù)板,作為鋰離子電池組的守護(hù)神,扮演著至關(guān)重要的角色。它主要由操控IC、MOS管、采樣電阻、PTC等中心組件構(gòu)成,通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組的電壓、電流和溫度,確保電池在安全范圍內(nèi)工作。保護(hù)板具備過充、過放、短路、過流、過溫等多重保護(hù)功能,一旦檢測(cè)到異常情況,立即通過操控MOS管的開關(guān)狀態(tài),切斷電池組與外界的電氣連接,可防止電池?fù)p壞甚至危險(xiǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代鋰電池保護(hù)板還融入了主動(dòng)均衡技術(shù),能更迅速地平衡電池組內(nèi)各單體電池的電壓,延長(zhǎng)整體使用壽命。同時(shí),高精度監(jiān)測(cè)、集成化與智能化趨勢(shì)日益明顯,保護(hù)板不僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷,還能根據(jù)電池狀態(tài)智能調(diào)整保護(hù)策略,確保電池在比較好狀態(tài)下運(yùn)行。在使用中,定期檢查保護(hù)板及其連接情況,適時(shí)調(diào)整保護(hù)參數(shù),保持其良好的環(huán)境適應(yīng)性,是確保電池組長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵??傊?,鋰電池保護(hù)板以其豐富的功能和優(yōu)異的性能,為各類電子產(chǎn)品和新能源應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的安全維護(hù)。 管理備用電源電池組,確?;緮嚯姇r(shí)可靠供電,并遠(yuǎn)程監(jiān)控電池健康狀態(tài)。電摩BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)開發(fā)
BMS保護(hù)板分為分口與同口保護(hù)板。保護(hù)板為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)電池的功能,必須要能夠主動(dòng)切斷電池主回路。因此,在電池包內(nèi)部,電池的主回路是要經(jīng)過保護(hù)板的。為了對(duì)充電和放電都能進(jìn)行操作,保護(hù)板必須具有兩個(gè)開關(guān),分別作用于充電和放電回路。在同口保護(hù)板中,這兩個(gè)開關(guān)串在一條線上,接到電池包外部,充電和放電都經(jīng)過此線。而在分口保護(hù)板中,電池分出兩根線,分別接充電開關(guān)和放電開關(guān),再接到電池外部。之所以會(huì)出現(xiàn)同口和分口保護(hù)板,是為了降低成本:一般電動(dòng)車鋰電池包的充電電流要比放電電流小,如果兩個(gè)開關(guān)串到一條線上,那么兩個(gè)開關(guān)就得照著大的買。而分口的話,充電電流小,就可以用一個(gè)更小的開關(guān)。這里說的開關(guān),其實(shí)就是MOSFET,是鋰電保護(hù)板的主要成本,而且國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)受限,重點(diǎn)部件需要進(jìn)口。 哪里BMS定制通過動(dòng)態(tài)均衡技術(shù),減少電芯差異;智能控制充放電區(qū)間(如限制SOC在20%-80%)。
BMS的應(yīng)用場(chǎng)景廣闊且高度定制化。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,其管理對(duì)象涵蓋400V~800V電池系統(tǒng),支持超級(jí)快充(如保時(shí)捷Taycan的270kW充電)并滿足ISO26262ASIL-C/D功能安全等級(jí),確保急加速或碰撞時(shí)迅速切斷回路。特斯拉ModelS的BMS可精細(xì)管理7000余節(jié)21700電芯,溫差維持精度達(dá)±2℃,成為行業(yè)里程碑。儲(chǔ)能系統(tǒng)中,BMS需應(yīng)對(duì)梯次利用電池的復(fù)雜老化差異,通過寬電壓范圍(48V~1500V)適配與電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度,實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)套利與可再生能源波動(dòng)平滑。消費(fèi)電子領(lǐng)域則追求極點(diǎn)微型化,如TI的BQ25606單芯片方案以3mm×3mm面積集成無線充電管理功能,待機(jī)功耗低于1μA,為TWS耳機(jī)等設(shè)備提供持久續(xù)航。特種場(chǎng)景如航空航天與深海設(shè)備,BMS需通過MIL-STD-810G抗振認(rèn)證或耐壓封裝設(shè)計(jì),確保在-55℃~125℃極端環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。
測(cè)量電池容量的理想方法是庫(kù)侖計(jì)數(shù)法,即通過測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流入和流出的電流,進(jìn)而得到流入或者流出電量。SOC=總?cè)萘?(放電電流-充電電流)*時(shí)間根據(jù)電池測(cè)量系統(tǒng)的不同,有多種測(cè)量放電或充電電流的方法。電流分流器:分流器是一個(gè)低歐姆電阻器,用于測(cè)量電流。整個(gè)電流流經(jīng)分流器并產(chǎn)生電壓降,然后進(jìn)行測(cè)量。這種方法會(huì)在電阻器上產(chǎn)生輕微的功率損耗?;魻栃?yīng)傳感器:這種傳感器通過磁場(chǎng)變化測(cè)量電流。它解決了電流分流器典型的功率損耗問題,但成本較高,且無法承受大電流。巨磁電阻(GMR)傳感器:這種傳感器用作磁場(chǎng)檢測(cè)器,比霍爾效應(yīng)傳感器更靈敏(也更昂貴)。它們的精確度很高。庫(kù)侖測(cè)量涉及的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,主要由微控制器完成。庫(kù)侖計(jì)數(shù)法是一種安培小時(shí)積分法,可量化一段時(shí)間內(nèi)的電量,提供動(dòng)態(tài)、連續(xù)的狀態(tài)更新。開路電壓(OCV)通過計(jì)算電壓與電量之間的直接關(guān)系,評(píng)估剩余電量。不過,庫(kù)侖計(jì)數(shù)法會(huì)因傳感器漂移或電池性能變化而隨時(shí)間累積誤差,而開路電壓則也可能受到溫度波動(dòng)和電池老化的影響。 高精度SOC/SOH估算、電芯均衡管理、熱管理策略、故障診斷與容錯(cuò)控制。
鋰電池BMS保護(hù)板的過充保護(hù):場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2可等效為兩只開關(guān),當(dāng)Q1或Q2的G極電壓大于1V時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通。導(dǎo)通開關(guān)管的D、S間內(nèi)阻很小(數(shù)十毫歐姆),相當(dāng)于開關(guān)閉合;當(dāng)G極電壓小于,開關(guān)管截止,截止的開關(guān)管的D、S極間的內(nèi)阻很大(幾兆歐姆),相當(dāng)于開關(guān)斷開。電池包充電時(shí),當(dāng)鋰動(dòng)力電池包通過充電器正常充電時(shí),隨著充電時(shí)間的增加,電芯兩端的電壓將逐漸升高,當(dāng)電芯電壓升高到(通常稱為過充保護(hù)電壓)時(shí),操控IC將判斷電芯已處于過充電狀態(tài),操控IC將使Q2截止,此時(shí)電芯的B一極與保護(hù)電路的P-端之間處于斷開狀態(tài)并保持,即電芯的充電回路被切斷,停止充電。深圳智慧動(dòng)鋰電子股份有限公司是從事鋰電池保護(hù)管理系統(tǒng)(BMS)的技術(shù)開發(fā)及鋰電池集成電路通路商的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景(電壓/電流需求)、精度要求、成本預(yù)算、通信協(xié)議兼容性綜合評(píng)估。哪里BMS管理系統(tǒng)
BMS失效會(huì)產(chǎn)生什么后果?電摩BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)開發(fā)
主動(dòng)均衡技術(shù)的痛點(diǎn):設(shè)備采購(gòu)成本較高當(dāng)前新能源板塊發(fā)展突飛猛進(jìn),每個(gè)從業(yè)單位參與的項(xiàng)目單量和項(xiàng)目數(shù)量越來越多,很多項(xiàng)目前期的方案搭建以及交付投運(yùn),較大權(quán)重地考慮成本,在剛好滿足下級(jí)用戶當(dāng)前技術(shù)需求的前提下,以盡可能便宜的原則選擇均衡產(chǎn)品。導(dǎo)致很多項(xiàng)目選型環(huán)節(jié),下級(jí)用戶認(rèn)可主動(dòng)均衡的產(chǎn)品和技術(shù),也了解全生命周期主動(dòng)均衡經(jīng)濟(jì)性的更加合理性,但考慮當(dāng)前量級(jí)的項(xiàng)目因?yàn)檫x擇采購(gòu)主動(dòng)均衡BMS要多花¥,往往很可能還是選擇當(dāng)前就滿足下級(jí)用戶的被動(dòng)均衡產(chǎn)品。主動(dòng)均衡相對(duì)增加了危險(xiǎn)點(diǎn)基于不同廠家主動(dòng)均衡技術(shù)的差異性,主動(dòng)均衡在BMS內(nèi)部增加了分離式或集成式的均衡電路,其中包括均衡充放電模塊裝置、均衡電源驅(qū)動(dòng)裝置、均衡操作狀態(tài)等,這些從硬件增加的角度增加了可能失效的風(fēng)險(xiǎn)。部分BMS企業(yè)過于追求3A、5A甚至更高的大電流均衡,于均衡技術(shù)本身沒有什么技術(shù)難點(diǎn),但對(duì)系統(tǒng)既有的協(xié)配件的選型匹配存在挑戰(zhàn)。行業(yè)PACK包內(nèi)采集線束的線徑可能只有、CCS方案銅膜的載流能力、PACK內(nèi)的發(fā)熱及散熱、相對(duì)熱的環(huán)境下電池的壽命等都可能是關(guān)聯(lián)影響因素。 電摩BMS管理系統(tǒng)云平臺(tái)開發(fā)